精神疾病大腦異常的「地圖」

在過去幾十年，神經影像學的研究不斷揭示精神疾病患者大腦結構與功能的變化。然而，即便是相同精神病症的患者，其大腦異常的區域卻可能非常不同。傳統研究通常比較患者與健康對照組的大腦結構進行比較，試圖找出精神疾病的特徵。然而這種方法往往忽略了患者之間的個體差異。近期發表於 Nature Neuroscience的一項研究，提供了一個全新的視角來解釋這個問題─以網路的角度去理解精神疾病。

在這項研究中，科學家分析了 1294 名精神疾病患者（包含注意力不足過動症（ADHD）、自閉症（ASD）、雙相情緒障礙（BP）、憂鬱症（MDD）、強迫症（OCD）和思覺失調症（SCZ））以及1465名健康對照者的大腦灰質體積（gray matter volume, GMV）。結果顯示即便是相同診斷的患者，其大腦異常區域的重疊度極低—在 1032 個大腦區域中，同一疾病的患者中最多只有7%的個體在相同區域出現異常。因此單純依賴平均數據來描述某種精神疾病的大腦變化，並不能準確代表個體的真實狀況。有別於過去研究常以個別區域來進行GMV的研究，這項研究則以相同功能性的網路匯聚進行分析(也就是將不同腦區的差異，根據功能相關性來pool在一起)。結果顯示精神疾病的GMV異常，會傾向發生在相同的功能網絡之中，揭示了大腦中與精神疾病相關的關鍵網絡，如圖二：

圖一、大腦灰質的體積數據根據不同功能進行分組，和健康組大腦進行比較

圖二、不同精神疾病的灰質體積差異，可看到MDD和SCZ有較廣泛腦區的差異

1. 顯著性-腹側注意力網絡（Salience-Ventral Attention Network）─在大多數精神疾病中均受到影響。

2. 精神分裂症與憂鬱症的患者，其異常往往集中在廣泛的皮層區域，包括前額葉、頂葉和島葉。

3. ADHD患者則主要有背側注意力網絡（Dorsal Attention Network）和內側顳葉（Medial Temporal Lobe）異常。

4. 強迫症（OCD） 主要涉及感覺和運動皮質的差異。

5. 自閉症（ASD） 則是在視丘。

筆者認為隨著大腦連結體的時代來臨，從線蟲到果蠅，連結體逐漸被解開，人類大腦連結體地圖(connectome)的解析也愈來愈有突破的希望，未來精神疾病的診斷與治療也將由特定的大腦區域異常演進到更全面性的理解。而本篇也還僅止於在廣泛的大腦灰質異常進行探究，究竟是什麼樣的神經元、連結，又是這麼樣形成異常的，精神疾病和大腦間的關聯性，還有待於後續更多更深入的研究。

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筆者：強敬哲C.C.Charng

參考資料:

Segal, A., Parkes, L., Aquino, K., Kia, S. M., Wolfers, T., Franke, B., ... & Fornito, A. (2023). Regional, circuit and network heterogeneity of brain abnormalities in psychiatric disorders. Nature Neuroscience, 26(9), 1613-1629.

https://doi.org/10.1038/s41593-023-01404-6